(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩やかに湾曲した被加工塗装鋼板をカウンターパッドとパンチの間に挟みこんで前記被加工塗装鋼板をフラットにした状態でパンチとダイスによりせん断加工を施した後、パンチとダイスの位置関係をせん断加工終了時のままにした状態でカウンターパッドによる被加工塗装鋼板のパンチ側への押圧を解除して、加工された塗装鋼板を再び湾曲状態に戻し、その後にパンチとダイスを加工前の位置関係に戻してせん断金型から加工された塗装鋼板を分離することを特徴とする塗装鋼板のせん断加工方法。
【請求項２】
平坦な被加工塗装鋼板を、緩やかに湾曲させた後、当該湾曲された被加工塗装鋼板をカウンターパッドとパンチの間に挟みこんで前記被加工塗装鋼板をフラットにした状態でパンチとダイスによりせん断加工を施した後、パンチとダイスの位置関係を、せん断加工終了時のままの状態でカウンターパッドによる被加工塗装鋼板のパンチ側への押圧を解除して、加工された塗装鋼板を再び湾曲状態に戻し、その後にパンチとダイスを加工前の位置関係に戻してせん断金型から加工された塗装鋼板を分離することを特徴とする塗装鋼板のせん断加工方法。
【請求項３】
せん断金型から分離したせん断加工済み塗装鋼板に平坦化処理を施す請求項２に記載の塗装鋼板のせん断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エナメルヘアの発生を抑制した塗装鋼板のせん断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品や自動車部品等として、塗装鋼板を成形した製品が多用されるようになっている。特に、ステンレス鋼板を原板とし、その表面にクリア塗装を施した塗装ステンレス鋼板が、高意匠化を目的とした家電製品に多用されるようになっている。
しかも、工程省略、コスト低減の観点から、予め塗装された鋼板が所望の製品形状にプレス成形されて使用されるようになっている。
塗装鋼板を家電製品や自動車部品等へ加工する工程では、プレス機械による打抜きや切断などのせん断加工が施される場合が多くなっている。そして、せん断加工の際、せん断端面にエナメルヘア（端面の塗膜剥離）が発生しやすい。
【０００３】
せん断端面にエナメルヘアが発生すると、外観が損なわれて製品の品質を低下させるばかりでなく、家電製品や自動車部品等を成形加工する工程の途中で発生すると打痕の原因となり歩留の低下にも繋がる。
そこで、塗装鋼板にせん断加工する際に、せん断面の塗膜を予め切断したり、ダレを小さくするためにせん断クリアランスを極端に小さくしたりして、エナメルヘアの発生を防止していた。塗装鋼板の原板が表面処理鋼板である場合、ダレが大きいと原板と塗膜の間にあるめっき層の伸びが小さいためにその部分で破壊が生じてエナメルヘアが発生しやすくなるからである。
【０００４】
具体的に、せん断部の塗膜に予め膜厚分の切り込みを入れた後、ポンチとダイスのクリアランスを板厚の５％以上、１０％以下で打ち抜くことが特許文献１で提案されている。
また、原板がステンレス鋼板である場合、塗膜と原板の間にめっき層のような伸びの小さい層が存在せず、直接原板上に被覆されている。したがって、原板と塗膜の密着性の大小がエナメルヘアの発生に直接関係するため、エナメルヘアの発生を防止するには、塗膜と原板の密着性を高めるか、塗膜の厚さを極力薄くすることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３００２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案された方法では、打抜きによるせん断部の塗膜に予め膜厚分の切り込みを入れている。このため、せん断加工そのものが煩雑となって生産性を低下させている。
また、ステンレス鋼板にクリア塗膜を形成したような塗装ステンレス鋼板にあっては、所望の高意匠を発現させようとするときに膜厚の厚い塗膜が必要になるが、塗膜の膜厚が厚くなるほどエナメルヘアが発生しやすくなる。一般的に、塗膜が５μｍ以上になるとエナメルヘアを完全に防止することは困難となる。そして、エナメルヘアが発生した場合には、加工後に除去する作業が必要になる等、非常に作業性が悪くなる。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、塗装鋼板にせん断加工を施す際、被加工板が比較的厚い塗膜を有する塗装鋼板であってもエナメルヘアの発生を抑制したせん断加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の塗装鋼板のせん断加工方法は、その目的を達成するため、緩やかに湾曲した被加工塗装鋼板をカウンターパッドとパンチの間に挟みこんで前記被加工塗装鋼板をフラットにした状態でパンチとダイスによりせん断加工を施した後、パンチとダイスの位置関係をせん断加工終了時のままにした状態でカウンターパッドによる被加工塗装鋼板のパンチ側への押圧を解除して、加工された塗装鋼板を再び湾曲状態に戻し、その後にパンチとダイスを加工前の位置関係に戻してせん断金型から加工された塗装鋼板を分離することを特徴とする。
被加工塗装鋼板が平坦な板材である場合、当該被加工塗装鋼板を、緩やかに湾曲させた後、当該湾曲された被加工塗装鋼板をカウンターパッドとパンチの間に挟みこんで前記被加工塗装鋼板をフラットにした状態でパンチとダイスによりせん断加工を施してもよい。
この場合、せん断金型から分離した加工済み塗装鋼板に平坦化処理を施すことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の塗装鋼板のせん断加工方法では、緩やかに湾曲した被加工塗装鋼板を一旦平坦に戻した後にせん断加工を施し、せん断金型が被加工塗装鋼板に当接した状態で塗装鋼板の平坦化状態を解除した後に、せん断金型を加工された塗装鋼板の端面から離すことにより、エナメルヘアの発生を抑制することができる。このため、従前のように加工後にエナメルヘアの除去作業を行う必要がなく、作業性が向上する。また、打痕もなくなるので製品歩留が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】せん断加工時におけるエナメルヘアの発生機構を説明する図
【図２】せん断時の長さＬ、湾曲変形後の直線長さＬ’の関係を説明する図
【図３】本発明せん断加工方法でのエナメルヘア発生防止機構を説明する図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者等は、塗装鋼板、特にクリア塗装を施したような塗装ステンレス鋼板にせん断加工を施す際に発生するエナメルヘアの発生原因とその対策について鋭意検討を重ねてきた。
まず、エナメルヘアの発生原因について見ると、せん断端面でのエナメルヘアの発生は、塗膜が原板との界面で剥離する現象と推測される。
その現象を、図をもって説明する。
【００１２】
図１に示すように、ダイス１上に載置した塗装鋼板３にパンチ２を用いたせん断加工を施す（ａ）とき、まずパンチ２の刃先が塗膜５に食込んで塗膜がせん断される（ｂ）。その後にパンチ２の刃先が材料である原板４に食込んで原板がせん断され（ｃ）、抜きカスと抜きさんとに分離される（ｄ）。抜きカスが分離されてせん断が終わり、パンチが上方に引上げられて刃先が材料から離脱する際に（ｅ）、塗膜端面と刃先側面が高面圧で摺動することとなって塗膜５が原板４から剥離する方向に力が働く。そして、刃先が材料から離れたときに剥離された塗膜端が本体部分から離脱されてエナメルヘアとなる、と推測される。
【００１３】
パンチ刃先の側面に接触する塗膜の厚みが厚いほど、材料から刃先が離脱する際の塗膜を原板から剥離させようとする作用の影響が強く、塗膜が薄く引き延ばされてせん断されるほど、刃物側面から受ける摺動の影響が小さくなり塗膜端における剥離は発生しにくくなり、その結果エナメルヘアの発生が起き難くなる。
そこで、本発明では、せん断加工時に塗膜端が本体部分から剥離・離脱されないように工夫した。
【００１４】
すなわち、金型を用いて塗装鋼板をせん断加工する際、せん断加工工程が終了し、被加工塗装鋼板が金型から外れるときに塗膜端と金型が接触しないようにすることで、塗膜端面と金型先側面との摺動を回避してエナメルヘアの発生を抑制することとした。
具体的には、ダイスとパンチ間でせん断加工する時点では塗膜部分を含めてせん断加工するが、せん断加工が終了してダイスおよびパンチが、加工が終わった材料から離れる時点では金型が塗膜端面と接触しないように工夫した。
その詳細を、図を用いて説明する。
【００１５】
まず、被加工塗装鋼板が所定の曲率で湾曲されているものではそのまま加工されるが、平坦な塗装鋼板を素材とする場合には、一旦、所定の曲率で湾曲させる。湾曲させる方向は特に問わない。この際のエナメルヘア防止に有効な曲率（エナメルヘア限界曲げＲ）は板厚とせん断幅によって変化する。その曲率はせん断長さと板厚にもよるが、図２に示すように、せん断時の長さをＬ、湾曲形状に変形させた後の直線長さをＬ’とするとき、両者の差が板厚のほぼ１０％以上になることが好ましい。曲率が小さすぎると本発明方法を適用したメリットは得がたくなる。逆に曲率が大きすぎると、一旦平坦に戻した際に塑性変形を起こしてしまい、せん断加工後に平坦化状態を解除しても元の曲率に戻らなくなるため、後に曲率矯正工程を加えることが必要となる。曲率矯正工程なしで行うには、曲率を塑性変形域内に抑える必要がある。
【００１６】
次に、好ましいせん断加工態様を、図を用いて説明する。
湾曲された塗装鋼板をダイスおよびパンチからなる金型にセットする（図３（ａ））。
続いて、カウンターパッドを用いて湾曲塗装鋼板を平坦にする（図３（ｂ））。湾曲塗装鋼板が平坦にされた状態で、ダイスとパンチ間でせん断加工を施す（図３（ｃ））。せん断加工が終了した時点で、パンチとダイスの位置関係をせん断加工終了時のままにした状態でカウンターパッドによる塗装鋼板への押圧を解除し、塗装鋼板をもとの湾曲状態に戻す（図３（ｄ））。塗装鋼板をもとの湾曲状態に戻した状態で、ダイスとパンチを加工前の位置関係に戻した後（図３（ｅ））に被加工塗装鋼板は金型から外される。
【００１７】
せん断加工は、図３（ｂ）、（ｃ）のように、塗装鋼板が平らに保たれた状態で行われているが、せん断加工が終わった時点で弾性変形の回復によって湾曲状態に戻される（図３（ｄ））。図３（ｃ）から図３（ｄ）の状態に塗装鋼板の状態が変わるとき、塗装鋼板の加工端はダイスから離れることとなる。塗装鋼板の塗膜端はダイス表面と接していないため、パンチとダイスが離間しようとするときに塗膜端とせん断金型との摺動関係がなくなり、塗膜端の剥離はなくなる。すなわち、エナメルヘアの発生はなくなる。
【００１８】
打抜き加工等、加工品がそのまま製品となる場合、湾曲したままでよければそのまま製品として提供できる。湾曲のままでは不都合な場合は、逆方向に湾曲させる手段等を用いて加工品の平坦化させれば製品として提供できる。
【実施例】
【００１９】
次に、クリア塗装を施した塗装ステンレス鋼板に予めある曲率を付与してせん断加工を施した事例を紹介する。なお、素材は、表１に示す機械的特性を有する板厚０．５ｍｍのＳＵＳ４３０冷延焼鈍板を原板とし、その表面に６μｍの厚みで高分子アクリル系のクリア塗装を施したものである。
せん断加工条件として、表２に示す条件を採用した。加工油や保護フィルムは用いなかった。
また、せん断時の幅は２０ｍｍ〜２００ｍｍまで４水準変化させた。それぞれのせん断幅に応じて被加工塗装鋼板の曲率を変化させてせん断加工を実施した。
【００２０】
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【００２１】
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【００２２】
せん断加工に用いた金型は図３に示すようなカウンターパッドが独立して上下出来るような構造のものを用い、被加工塗装鋼板は塗装面がダイス側になるようにセットした。さらにせん断後にスライドの動きを停止する必要があるために、プレスはスライドモーションを自由に設定できるサーボプレスを用いた。
被加工塗装鋼板に付与する曲率についてであるが、せん断する幅によってエナメルヘアの発生する限界曲げＲおよび塑性変形が発生する限界が決まってくる。せん断幅が短くなるほどエナメルヘアの発生する限界曲げＲが小さくなる（曲率としては大きくなる）が、これは一旦せん断する際にフラットにしたときの長さＬとせん断した後にカウンターパンチによる被加工塗装鋼板のパンチ側への押圧を解除して、弾性変形で元の曲率に戻ったときの直線長さＬ’の差が小さいとせん断金型が上昇する際に塗膜端面とせん断金型が接触してエナメルヘアが発生しやすくなることを表している。
そして、せん断加工後のエナメルヘアの発生状況を観察した。
その結果を表３に示す。なお、表中、ＥＨ欄の「○」はエナメルヘアが発生しなかったもの、「×」はエナメルヘアが発生したもの、「△」はエナメルヘアが発生していなかったものの塑性変形により曲率が変化したものを示している。
【００２３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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